Технологія виготовлення флексографічних друкарських форм на основі твердих композицій

      Вітчизняні  тверді ФПП 

      В Україні перші дослідження твердих  ФПМ було розпочато в УАД, де розроблено два типи їх:

1. Пластини «Флексофот» на основі ізопрен (дивініл) – стирольного термоеластопласту, що мають такі показники: роздільна здатність – до 54 ліній/см; твердість – 45…65 од. за Шором;  загальна товщина – 2,8…3 мм;точність за товщиною  ± 0,25мм. ФДФ на основі цих пластин застосовуються на ряді підприємств для друкування флексографічним способом пакувальної продукції на поліетилені, целофані й обгортковому папері фарбами серії ФУШЛ (Україна) і «Хартман» (Німеччина). Пластини «Флексофот» виготовляються серійно (до 3000 м.кв. щорічно)згідно з ТУ 6-17-1459-89, розробленими в УАД, ВАТ «Свема» (м. Шостка).
2. ФПМ «Гідрофлекс» на основі полівінілового спирту  та поліуретанацеталю, що має такі характеристики: роздільна здатність – 50 ліній/см; твердість 60…65 од.за Шором; товщина – 1…3 мм. Через відсутність промислового випуску вихідної сировини цей матеріал не знайшов практичного застосування на поліграфічних підприємствах України

Поряд із значними досягненнями у створенні фото полімерних ФДФ, технології їх виготовлення   та застосування до останнього часу існує  чимало проблемних питань, вирішення  яких стимулюватиме  подальший розвиток ФД і розміщення сфер його використання. До них, зокрема, належать:

      створення екологічно чистих ФПМ і технологій їх переробки та застосування;

      зменшення енергоємності та матеріаломісткості процесів виготовлення формних матеріалів завдяки скороченню технологічних  операцій та їх тривалості;

      подальша  спеціалізація у універсалізація  фото полімерних ФДФ на тлі зростаючих вимог до їх якості.

      В УАД протягом останніх років розроблено, досліджено і виготовлено два  типи нових фото полімерних ФДФ: водорозчинний  «Аквафлекс», побудований на основі карбамінованого полівінілового спирту;

      органовимивний  «Омега» з використанням матеріалів для екструзії пластин з розплаву ФПК.

      Основа  матеріалів для виготовлення водо вимивних фото полімерних ФДФ «Аквафлекс» - карбамінований полівініловий спирт. Фотополімерні  ДФ із ФПК на основі цього спирту характеризуються необхідними значеннями репродукційно-графічних характеристик  та відносно низькою твердістю.

      Фотополімерні ФДФ «Омега», побудовані на основі дієнстирольних термоеластопластів, відзначаються  підвищеною світлочутливістю, добрими  репродукційно-графічними характеристиками, а також можливістю регулювати твердість  в широких межах.

      Проведені в УАД дослідження підтверджують  перспективність застосування розроблених  ФДФ «Омега» та «Аквафлекс» для  ФД завдяки високим фізико-хімічним, технічним та економічним показникам, доводять їх конкурентоспроможність із сучасними зарубіжними матеріалами. Нові матеріали доповнюють гаму фото полімерних матеріалів для флексографії, компенсують їх недоліки в процесі  виготовлення та під час друкування.

Зарубіжні тверді ФПП

     Ринок ФПМ розвинутих країн багатий  за асортиментом і характеризується високою якістю продукції. Лідером  виробництва твердих ФПМ є  фірма «Du Pont de Nemour» (пластини «Cyrel»), частка якої на світовому випуску ФПМ становить до 60%. Основні тенденції розвитку твердих ФПМ  - створення пластин для високоякісного багато фарбового друку з розподільною здатністю не менш  як 60 ліній/см, а також розробка пластин великого формату завдовжки до 1,14 мм (CYREL CPB, PLB та UVB). 

      Сучасні пластини CYREL PLC I HOS мають збільшений діапазон експозиції та підвищену роздільну здатність, що звільняє від потреби маскування при копіюванні на форму штрихових растрових зображень одночасно. Фотополімерні пластини CYREL DRS призначені спеціально для друкування на гофрокартоні та низко-якісних сортах паперу. Їх товщина 3,94…6,5 мм при глибині рельєфу 3…3,5 мм забезпечує ефективні деформаційні властивості та компенсує нерівномірність 3М. Форми з цих пластин витримують  тиражі понад 250 тис. відбитків.

      Усі сучасні фото полімерні форми  CYREL призначені для друкування фарбами на основі спиртових, гліколевих та водяних розчинників, а також фарбами з мінімальною кількістю активних розчинників.

      На  початку 90-х років створено пластину нового покоління NYLOFLEXE  ME,  стійку до ефірних фарб і призначених для друкування на поліетилені, поліпропилені та інших поверхнях, які не вбирають розчинників. Вона вимивається фірмовими розчинами для оброблення типу «Nylosolv».

      Подальший прогрес у сфері науково-технічної  і технологічної діяльності  іноземних  фірм відзначився такими розробками:

      «Du Pont  de Nemour» - створення лазерної технології та матеріалів для безпосереднього запису інформації з комп’ютера на ДФ DPS, а також широкої гами фото полімерних ФДФ, у тому числі водо вимивних ;

      «Flex – light – Polyfibron» - розробка високоякісних і технологічно вдосконалених ФПМ;

      «Tokyo Ohka Kodyo» - впровадження водо-лугорозчинних ФДФ для різних технологічних систем ДФ;

      BASF – розробка водо вимивних м’якоеластичних ФДФ для друкування на гофратарі.  

     Гумові  ФДФ виготовляють з каучукових композицій на основі натурального каучуку, нітрил- та етиленпропіленкаучуку. В Україні випускаються два типи еластомірнихкомпозицій серій Ф і 3909.

Залежно від конструкції  розрізняють такі гумові  ФДФ: пластинчасті одношарові, з одного матеріалу; багатошарові, що мають пружно- еластичні властивості; циліндричні  - у вигляді порожнистих змінних циліндрів з пружно-еластичним покриттям або валів. Форми у вигляді пластин виготовляють способом пресування з використанням оригінальних  форм високого друку, а у вигляді валів – електронно-механічним або лазерним гравіруванням.

Технологічний процес виготовлення пластинчастих гумових  ФДФ складається з трьох основних операцій: здобуття оригінальних форм, пресування матриць і  ДФ. Оригінальні  форми виготовляють з мікроцинку емульсійним однопроцесним травленням.

Технологія гравірування дає змогу виготовити безстикову (безшовну) форму з гумовим верхнім шаром. Нову лазерну технологію виготовлення ФДФ упровадила фірма «Baaselscheel Lasergraphics GmbH». Серія гравірувальних автоматів  «Grapholos Compact» призначена для здобуття ФДФ форматом від 30 х 60 до 60 х 90 см. Тепер лазерні гравірувальні автомати для виготовлення ФДФ випускає і ряд інших фірм. 

     Пластмасові матриці виготовляють з пресувальної фенольної маси та волокнистого матеріалу (матричного картону) з кліше і набірних  (складальних) оригінальних форм.

Виготовлення пластмасових матриць способом пресування складається  з таких операцій: приймання кліше  та металевих складальних форм до матрицювання; пресування матриць; зняття та оброблення їх. При цьому використовуються прес-форми відкритого або напівзакритого типу.

Матриці з пресувальної фенольної маси виготовляють з кліше, а матриці з пластмасового  матричного матеріалу – з  набірних форм і кліше.

Виготовлення  матриць у прес-формі  відкритого типу .

На висувну  нижню плиту матричного преса  кладуть металевий лист за розмірами  плити та матричну рамку, в якій розміщують кліше, доводячи його товщину за допомогою  металевих пластин до товщини  гумової ФДФ. Наприклад, якщо товщина  кліше 1,75 мм, то для виготовлення форми  товщиною 3 мм під кліше підкладають  листи цинку, алюмінію або сталі  загальною товщиною 1,25 мм. Розміри  металевих пластин мають перевищувати розміри кліше на 2 мм. Зверху на матричну рамку накладають допоміжну (дерев’яну  чи алюмінієву ) рамку завтовшки 5 мм, засипають пресувальну фенольну масу, розрівнюють її за допомогою  лінійки, а зайву масу зсувають. Знімають допоміжну рамку і на поверхню пресувальної маси накладають металевий  лист. По краях плити преса розміщують обмежувачі, висоту яких визначають за формулою

hо  =  hр +  hл + hв  ,

де hр , hл – відповідно товщина матричної рамки та металевого листа, мм; hв  - висота щілини для ви пресування зайвої  пресувальної маси (hв   = 0,2…0,55 мм). Підготовлену прес-форму закладають у прес, його нижню плиту піднімають до стику поверхні прес-форми з верхньою плитою і все це нагрівають без тиску протягом 1,6…3 хв. Температура обох плит преса має дорівнювати (160 ± 5) °С. Після нагрівання прес-форми здійснюють два-три підпресування її,  створюючи тиск (4 ± 0,5) МПа, щоб видалити гази, які утворюють під час нагрівання пресувальної маси. Потім, користуючись годинником, установлюють тривалість витримки під тиском (тривалість пресування), знову підвищують тиск до потрібного значення і пресують матрицю. Для матриць завтовшки 5…6 мм тривалість пресування  становить15…20 хв,  для товстіших матриць – 40 хв. У початковий момент пресування тиск помітно зменшується через високу плинність розігрітої пресувальної фенольної маси, тому під час пресування протягом 3…5 хв його необхідно підтримувати на рівні оптимального за допомогою механізму підняття нижньої плити преса.

Виготовлення  матриць у прес-формі  напівзакритого типу. Застосування прес-форму напівзакритого типу  дає змогу виготовити матриці з меншим відхиленням за товщиною завдяки рівномірному розподілу тиску по всій площі запресування. Кліше разом з металевими пластинами встановлюють на основу прес-форми, зверху насипають пресувальну фенольну масу,розрівнюють її за допомогою лінійки, а зайву масу видаляють. На пресувальну масу накладають пуансон і вкладають прес-форму в прес. Температура обох плит преса має дорівнювати (160 ± 5) °С. Піднімають нижню плиту преса до стику поверхні прес-форми з верхньою його плитою і все це нагрівають без тиску протягом  1,5…3 хв. Після нагрівання  прес-форми здійснюють два-три підпресування її, створюючи тиск (4 ± 0,5) МПа для відведення газів, що утворюються під час нагрівання пресувальної маси. Потім, користуючись годинником, установлюють тривалість пресування, знову підвищують тиск до вказаного значення і пресують. Якщо товщина матриці дорівнює 5…6 мм, то тривалість пресування становить 15…20 хв, а якщо ця товщина більша, то – 4- хв..

Виготовлення  матриць з кліше. Перед пресуванням, щоб зменшити усадку, вирівняти й ущільнити покривний лицьовий шар, матричний матеріал піддають підпресовуванню та термообробці згідно з технологічними інструкціями. На нижню плиту преса кладуть металевий лист, а на нього кліше разом із підкладками, зверху розміщують два-три листи матричного матеріалу (перший з них – покривним шаром донизу, другий і третій – без покривного шару). Накривають матричний матеріал металевим листом, по краях нижньої плити встановлюють обмежувачі і тільки після цього вкладають прес-форму в прес. Температура плит для пресування матриць з матричного матеріалу марки МПМ-1 має дорівнювати (145 ± 3) °С, марки МПМ-2 – (135 ±5) °С. Піднімають нижню плиту преса до стику прес-форми з верхньою його плитою і все це нагрівають без тиску протягом 1…3 хв. Після нагрівання прес-форми здійснюють два підпресування її, створюючи тиск (1,5 ± 0,5) МПа. Потім, користуючись годинником,установлюють тривалість пресування, підвищують тиск до (4 ± 1)МПа і пресують. Тривалість витримки під тиском матричного матеріалу марки МПМ-1 становить 2…3 хв, марки МПМ-2 – 15…20 хв.

Виготовлення  матриць з набірних форм. Набірну форму кладуть на нижню висувну плиту преса. Розрізають на цинкорубці пластмасовий матричний матеріал за форматом. Три листи цього матеріалу встановлюють на набірну форму (перший -  покривним шаром до низу, інші – наверх). На раму для закріплювання набору поміщають металеві пластини так, щоб загальна висота рами з пластинами дорівнювала (28 + h) мм, де h – товщина металевого листа , яким накривають матричний матеріал. Після цього раму вкладають у прес і нагрівають без тиску протягом 5 хв. Температура нагрівання верхньої плити має становити (120 ± 3) °С, а нижньої – (115 ± 3) °С. Матриці пресують без підпресовування під тиском (1,3 ± 0,3) МПа. Тривалість пресування матричного матеріалу марки МПМ-1 дорівнює 20…25 хв,марки МПМ-2 – 10…15 хв. Після 5 хв пресування тиск необхідно зменшити на 50%.

Виготовлення  гумових ФДФ. Виготовляють на гідравлічних пресах з підігріванням верхньої та нижньої плит. Матриці, виготовлені з пресувальної фенольної маси та пластмасового матричного матеріалу, використовують під час пресування ФДФ. Технологічний процес виготовлення гумових ФДФ способом пресування складається з приймання та підготовки матеріалів, пресування та оброблення ДФ за товщиною.

Пресування  гумових ФДФ. Верхню плиту преса нагрівають до температури (160 ± 5) °С, нижню – до температури (150 ± 5) °С. На робочий стіл преса кладуть матрицю, а на неї – підготовлену навісну не вулканізовану  гуму, потім – лист целофану або склотканини і металевий лист. Прес-форму розміщують під верхньою плитою преса. Металевий лист має бути однакової товщини по всій його площині, краї листа повинні бути однаковими і не мати пошкоджень. Манометром установлюють тиск  (2 ± 0,5) МПа. Нижню плиту преса піднімають до стику поверхні металевого листа з верхньою плитою; ДФ підігрівають без тиску протягом 0,5…2 хв, здійснюють два-чотири підпресовування її, після чого підвищують тиск до потрібного значення і вулканізують суміш протягом 8…12 хв. Температура нагрівання верхньої плити має дорівнювати (160 ± 5) °С, а нижньої – (150 ± 5) °С. Після закінчення пресування тиск знімають, висовують нижню плиту преса, ДФ відокремлюють від матриці. Вимірюють товщину гумової ФДФ. Якщо відхилення ФДФ за товщиною перевищує допуск, то матрицю коригують і знову пресують ДФ. Потім обрізають її краї, залишаючи поля завширшки 10…15 мм, що необхідно для закріплення ФДФ на ротаційному шліфувальному верстаті.